環(huán)形熱管式熱輥的制作方法
【技術領域】
[0001]本項目屬于高頻電磁感應加熱.輥筒，形成的熱輥，特別是輥筒的筒壁為內(nèi)層壁和外層壁之間有空隙5并兩端密封的夾層筒壁及夾層內(nèi)帶有氣液兩相(熱管)介質(zhì)的環(huán)形熱管式熱車昆。
【背景技術】
[0002]熱輥是一種圓柱形傳熱裝置，廣泛地應用在乳鋼、橡膠、建材、印染、印刷、紡織、造紙等眾多領域。具備整燙、烘干、定型等功能，是紙張、無紡布、干燥塑料及其他產(chǎn)品加熱復合、壓花、壓光、燙光等機械的必備產(chǎn)品。熱輥的熱源一般為高溫蒸汽、高溫油、電熱、電磁感應。生產(chǎn)工藝要求熱輥的熱交換能力大，熱交換效率高，表面溫度均勻。高溫熱輥的技術要求更高。隨著生產(chǎn)工藝及節(jié)能和環(huán)保的要求不斷提高，對熱輥的熱源、熱交換能力和溫度的均勻性不斷提出新的要求。
[0003]目前國內(nèi)生產(chǎn)的熱輥的熱源一般為高溫蒸汽、高溫油、電熱、工頻電磁感應和高頻電磁感應。蒸汽加熱一般只適合結(jié)構(gòu)為空腔式的輥筒加熱。采用蒸汽加熱，要有蒸汽鍋爐，設備投資比較大，占地面積大，污染工作環(huán)境，工作時需要IMPa以上蒸汽壓力，而且升溫速度比較慢，輥筒工作面溫差大，溫度的穩(wěn)定性也比較難控制。油加熱輥筒結(jié)構(gòu)為空間螺旋內(nèi)膽或噴淋式內(nèi)膽，使導熱油在螺旋內(nèi)定向流動(或噴淋)，以達到加熱目的。但導熱油加熱輥無法避免的會出現(xiàn)熱油泄漏和油氣揮發(fā)的現(xiàn)象，污染車間環(huán)境的同時更存在污染產(chǎn)品表面的隱患，不斷循環(huán)的復雜油路一方面造成能耗高；另一方面維護工作頻繁，耗費大量人力財力。電熱方式使用電阻棒產(chǎn)生熱量，烘烤熱輥的輥體，能源的利用率很低。因為上述的加熱方式，是對整個輥體加熱，熱能利用率低。加熱溫度難以超過200度，同時高溫對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)件，特別是軸承等旋轉(zhuǎn)部件有損害，縮短了其使用壽命。
[0004]電磁感應加熱輥主要采用電磁感應的技術方式進行加熱，根據(jù)電磁感應頻率的不同又可以分為工頻和高頻。工頻電磁感應加熱的熱效率低，加熱的裝置比較笨重，加熱溫度也難以超過200度。高頻感應加熱的轉(zhuǎn)換效率高，但是熱輥表面溫度的均勻性不容易做到。所以要求熱輥安全、高效、環(huán)保、傳熱性能好、表面溫度均勻，是目前的一個難題。特別是高溫熱輥和大熱輥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是要提供一種安全、高效、環(huán)保、傳熱性能好、表面溫度均勻的環(huán)形熱管式熱輥。本發(fā)明要解決的技術問題有:1.提高電能轉(zhuǎn)換成熱能的轉(zhuǎn)換效率。2.提高熱效率。3.提高溫度的均勻性。4.安全和環(huán)保。
[0006]本發(fā)明解決方案:一種環(huán)形熱管式熱輥，有輥筒1 ;輥筒內(nèi)設置著高頻加熱的線圈3，其特征在于:輥筒的筒壁為內(nèi)層壁和外層壁之間有圓筒型空隙5并兩端密封構(gòu)成夾層的筒壁；^?里填充有熱管介質(zhì)。最好是在導流溝槽。這樣在圓筒型空隙5的空腔內(nèi)注入熱管介質(zhì)，形成薄圓筒型的熱管，在輥筒內(nèi)的線圈高頻加熱夾層的筒壁，輥筒的空腔壁產(chǎn)生渦流加熱，并加熱熱管介質(zhì)，使液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在空腔內(nèi)流動的同時和外壁進行熱交換，熱量釋放后變成液態(tài)，形成熱管加熱輥筒的外層壁的工作面。這樣，熱輥外層壁的內(nèi)部是汽液兩相狀態(tài)，保證熱輥表面的溫度均勻。本發(fā)明最好是夾層里的筒壁表面開有環(huán)形的導流溝槽或螺旋形的導流溝槽。本發(fā)明可以輥筒的夾層筒壁由作為內(nèi)層壁和外層壁的雙層圓筒形鋼板兩端焊接而成，雙層圓筒形鋼板之間留有空隙，雙層圓筒形鋼板中的內(nèi)層圓筒形鋼板外側(cè)開有環(huán)形的導流溝槽，構(gòu)成了夾層筒壁里的內(nèi)層壁表面設置導流溝槽6。這樣有利于夾層筒壁與熱管介質(zhì)的換熱，更主要是有利于液態(tài)的熱管介質(zhì)通過導流溝槽回流，更便于高效均勻的加熱。高頻加熱的線圈在輥筒內(nèi)的設置，可以采取已有技術中各種設置方式及結(jié)構(gòu)。為了更好的用線圈對夾層筒壁加熱，并保證加熱線圈的導線導出。輥筒1的軸為有空心軸2，空心軸與輥筒1兩端的軸承動配合，空心軸設有向夾層筒壁延伸的支架7，支架前端設置著高頻加熱的線圈3，線圈與夾層筒壁內(nèi)緣相對并沿著夾層筒壁的內(nèi)緣分布；線圈兩端輸入導線穿過空心軸壁的導孔，從空心軸伸出與高頻電源連接。為了提高能源利用率，本發(fā)明采取了徑向加熱線圈結(jié)構(gòu)，中心軸安裝了徑向支撐件，將平面弧狀加熱線圈撐起，靠近熱輥的內(nèi)層壁，線圈中通有高頻電流，利用交變磁場在輥壁中產(chǎn)生的渦流將輥筒的壁加熱。這種加熱方式，只對熱輥的工作面加熱，其它部位不熱，減少了能量消耗。因此節(jié)約了大量電能，提高了能源利用率。
[0007]對于輥筒1轉(zhuǎn)數(shù)比較低的環(huán)形熱管式熱輥，空心軸設有向下的支架7，支架下端設置著高頻加熱的線圈3，線圈與夾層筒壁下端的內(nèi)層壁相對并沿著夾層筒壁的內(nèi)層壁分布。這樣轉(zhuǎn)速比較低輥筒，離心力較小，液相的熱管介質(zhì)比較容易下流到棍筒下端，更便于有效的加熱，并保證形成更均勻熱分布及換熱。對于輥筒1轉(zhuǎn)數(shù)比較高的環(huán)形熱管式熱輥，為了更均勻加熱，空心軸設有分別向下、向上、向左、向右的支架7，支架前端分別設置著高頻加熱的線圈3，各自的線圈分別與夾層筒壁下端、上端、左端、右端的內(nèi)層壁相對并沿著夾層筒壁的內(nèi)層壁分布。夾層筒壁里有的熱管介質(zhì)(也稱汽液兩相介質(zhì))，最好選擇水，特別是蒸餾水；空心軸設有向下的支架7，支架下端設置著高頻加熱的線圈3，線圈與夾層筒壁下端的內(nèi)層壁相對并沿著夾層筒壁的內(nèi)層壁分布；線圈兩端輸入導線穿過空心軸壁的導孔，從空心軸伸出與高頻電源連接。這樣在使用過程，熱輥輥筒的筒壁夾層里填充部分熱管介質(zhì)，液態(tài)的熱管介質(zhì)就會位于筒壁夾層下端，支架向下延伸設置線圈，線圈從內(nèi)側(cè)靠近筒壁的內(nèi)層壁，在筒壁產(chǎn)生渦流將筒壁及夾層里液態(tài)介質(zhì)加熱蒸發(fā)，形成氣態(tài)的介質(zhì)充滿整個夾層，靠液化加熱筒壁，進而形成均勻溫度加熱的熱輥，并對筒壁外面的加工的產(chǎn)品進行均勻的加熱。
[0008]線圈3沿著夾層筒壁下端的內(nèi)層壁表面環(huán)繞，更有利于形成的磁場及磁路穿過內(nèi)層壁，提高加熱效率。輥筒端帶有傳動裝置高頻加熱的線圈3可以是帶有鐵芯的，也可以是不帶鐵芯的。線圈產(chǎn)生的磁路一面主要在筒壁下端的內(nèi)層壁，為了增加磁路導通率、減少磁阻力，最好是沿著夾層筒壁下端的內(nèi)層壁表面環(huán)繞的線圈3的上部磁路設置有導磁體或鐵芯。而且最好是導磁體或鐵芯帶有與內(nèi)層壁表面相對的端面，以便將線圈產(chǎn)生的磁路及磁通率量直接導到內(nèi)層壁，減少磁阻力，還提高了加熱效率。
[0009]沿著夾層筒壁下端縱向分布著橫截面為倒山字型的鐵芯，鐵芯向下的三條端面與夾層筒壁下端的內(nèi)層壁表面相對。線圈3沿倒山字型的鐵芯縱向槽環(huán)繞，并固定在鐵芯，通過鐵芯與支架7連接。輥筒端可以帶有傳動裝置作為主動輥筒，輥筒端可以不帶有傳動裝置作為被動棍筒。
[0010]輥筒的筒壁內(nèi)埋有測溫元件，用來測量輥壁的溫度，測溫信號送到電子溫度控制器，控制高頻電源的輸出功率，調(diào)整熱輥的表面溫度。輥筒的筒壁為圓柱形外緣表面，輥筒的筒壁由作為內(nèi)層壁和外層壁的雙層圓筒形鋼板兩端焊接而成，鋼板中間留有空隙，稱為空腔。在空腔內(nèi)壁設置導流溝槽。為了提高電能轉(zhuǎn)換成熱能的轉(zhuǎn)換效率。采用逆變技術將50Hz的工頻電源轉(zhuǎn)換為20~30KHz高頻電源，將通有高頻電流的線圈。在輥筒內(nèi)部，從空心軸設有向下的支架，支架向下延伸設置線圈，線圈從內(nèi)側(cè)靠近筒壁的內(nèi)層壁，在筒壁產(chǎn)生渦流將筒壁加熱，特別是有利于將沿著導流溝槽向下流動的液相介質(zhì)進行有效的加熱，而且是對轉(zhuǎn)動的筒壁下端部位進行加熱，隨著輥筒的轉(zhuǎn)動，連續(xù)周期對筒壁進行加熱，加熱更加合理、更加高效。輥壁采用鐵合金的材料，也可以是其它適合產(chǎn)生渦流損耗的材料，通過渦流將自身加熱，提高了電能轉(zhuǎn)換成熱能的轉(zhuǎn)換效率，有效地提高了能源利用率。
[0011 ] 為了提高熱效率，利用電磁加熱方式，只對熱輥的工作面加熱，能量集中在熱輥的表面，因此升溫速度快，熱輥表面溫度可達到350度以上，能夠滿足特種熱輥的要求，由于其它部位不熱，減少了能量消耗。因此節(jié)約了大量電能。
[0012]為了提高溫度的均勻性，在熱輥的輥筒壁圓柱表面內(nèi)部，設計了空腔和導流溝槽，在空腔內(nèi)注入一定量的液態(tài)物質(zhì)，在線圈高頻加熱狀態(tài)下，液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在空